吴伟斌
摘 要：文章介绍了邯郸市市政工程管理处对邯郸市部分城市道路照明进行节能改造。该项目改造采用新颖的LED节能型路灯替代了传统的高能耗高压钠灯。项目整体节能率为64.5%，路面照度比改造前有了显着的提高。节能减排是我国重要的国策，是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是建设资源节约型，环境友好型社会的必然选择，是实现中华民族伟大复兴的必由之路。希望本项目的成功改造经验，能够为其他城市道路照明改造项目所借鉴。
关键词：LED路灯;光效;节能改造
中图分类号：TU113.6+66 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）18-0077-03
Abstract： This paper introduces the energy-saving transformation of road lighting in some cities of Handan City by the Municipal Engineering Management Office of Handan City. In this project， a novel LED energy-saving street lamp is used to replace the traditional high energy consumption high pressure sodium lamp. Overall energy saving of the project. The rate is 64.5%， and the pavement illuminance is significantly higher than that before the transformation. Energy saving and emission reduction is an important national policy of our country. It is a major measure to implement the scientific concept of development and build a socialist harmonious society， the inevitable choice for building a resource-saving and environment-friendly society， and the only way to realize the great rejuvenation of the Chinese nation. It is hoped that the successful transformation experience of this project can be used for reference by other urban road lighting reconstruction projects.
Keywords： LED street lamp; light effect; energy saving transformation
1 项目概况
1.1 项目简介
为实现节约用电，减少能耗和排放，确保城市道路照明能为各种车辆的驾驶人员以及行人创造良好的视觉环境，进一步推进绿色照明工程，促进半导体照明节能产业健康有序地发展，2016年度邯郸市市政工程管理处决定对部分城市道路（见表1）进行节能改造，优化节能改造方案的设计，采用高效LED路灯6112盏替代原有的高压钠灯7136盏，改造前原照明系统总功率约为2122kW，改造后LED照明系统总功率约为753kW，项目整体节能效果显着，同时改造后的路面照度比改造前有了很大的提高。
1.2 LED灯与高压钠灯对比（见表2）
传统高压钠灯有几个明显的缺陷：（1）显色指数（CRI）在30左右，光线照射的物体颜色明显失真，容易造成驾驶员的视觉疲劳以及在出现紧急情况时的措施采取不及时甚至产生误判。（2）高压钠灯灯管为360度发射的光源，由于路灯结构的局限性，50%的光线射向了灯壳，另外25%左右的光线射向了天空，虽然灯壳有一定程度的光线反射，但真正有效照射到地面的光线大概只有45%左右。（3）高压钠灯光源自身的光效低，大约在90LM/W，光源寿命短，大约为1.5万小时，虽单灯成本低但维护成本高。（4） 由于高压钠灯的工作原理和电源驱动特性，无法实现0-10V调光，分时调光，载波控制等智能控制的功能，在节能减排和智慧城市的发展中已几乎没有发展空间。
LED光源及灯具是最近十多年来迅速发展起来的新技术和新产品。蓝光LED涂覆荧光粉的技术发明者更是因此获得了2014年诺贝尔物理学奖，LED路灯具有五大重要的特征：（1）LED光源指向性，一般LED的发光角度为120度，经两次光学设计，可有效地调整到一般道路照明所需的60度*130度矩形光斑，光源的利用率高达90%以上。（2）LED光源自身的光效就比较高，现在一般的LED的光源光效在160LM/W到200LM/W之间。（3）显色指数高达70-95，为了获得较高的光效，一般在户外道路照明中采用显色指数为70-80的LED为主，LED的显色指数远高于高压钠灯的显色指数。（4）LED质保寿命高达5万小时，实际工作寿命超过10万小时，虽初装成本略贵但维护成本很低。（5）LED恒流驱动的特性可实现各种调光及其他控制功能，促进了能源合同管理（EMC）商业模式在我国的发展。
2 现场测试
2.1 测试仪表
参照国家标准，本次测试采用的测试工具如表3。
2.2 照度测点布置
道路照度测量的正确方法应将测量路段划分为若干个大小相等的矩形网络。如果路面的质量比较差或者对测试的精度要求比较高，可以增加网格的数量。当路灯的杆距小于或等于50米时，只沿道路纵向将间距10等分。在本项目中，灯杆间的距离小于50米，测试点的纵向间距小于5米，所以在道路的横向宜将每条车道二等分或三等分。纵向网格边长可按上述的规定取值。道路横向的网格边长一般选取每条车道自身的宽度。
为便于精确定位，如图1所示，本项目采用四点法的方法进行照度测量，在划定的矩形网格的基础上，把测试点设在每个矩形网格的四个角上。这种测试的方法就是假定四个角上测得的照度的平均值代表了整个网格的照度， 以图1所示为双车道道路四点法测试的测点布置方法。
2.3 道路照明配电系统改造前测试结果
根据邯郸市某路灯管理所提供的数据材料，对该道路U路段配电系统（自编系统）在改造前做了实地测试。所测路段现有灯具的总数量为72盏。实际测试的结果如表4所示，该测试路段的单相平均电压为225.9V，单相平均电流为114.1A，功率因素为0.83，实际总功率为21.4kW。
2.4 改造后平均照度
项目改造完成后，对该项目的双向四车道路面照度情况进行了实地测试，为了避免道路尽头对检测结果的影响，本次检测选取道路起始端的第10个灯杆起，截止到第20个灯杆的连续路面为测试区域，第10个灯杆至道路起始端的距离大概为225米，以下10个测试区域的实际测量的结果如表5所示，最高路面照度为47.1Lux，最低路面照度为42.8Lux，所测全路段平均照度为44.9Lux，最低路面照度与最高路面照度的比值系数为0.91，最低路面照度与平均路面照度的比值系数为0.95，最高路面照度与平均路面照度的比值系数为1.05，本项目中路面照度和照度均匀度两项重要指标均达到了很高的水准。
2.5 道路照明配电系统改造后测试结果
在本项目改造完成后，对原道路照明配电系统测试路段再次测试比较，得出如表6所示的结果。该路段的路灯数量由原来的72盏减少到62盏。该路段实测的单相平均电压为224.2V，单相平均电流为34.6A，功率因素为0.98，总功率为7.6kW，在LED路灯单灯功率降低，LED路灯实际数量减少的情况下，实现了比原来的高压钠灯更好的照明效果。
3 节能效果分析
按照市政工程管理处的要求，在全面达到路面照明要求的基础上，施工单位可以调整原有灯杆的位置和数量，LED路灯的设计可以充分发挥两次光学设计的优势，在满足照明要求的前提下，合理减少灯具的数量，达到同时节约灯具投入成本和节能的理想效果。
本项目原有高压钠灯数量为7136盏，总功率为2122kW，经改造后采用LED路灯的数量为6112盏，总功率为753kW。可以得出改造后的节能率为（2122kW-753kW）/2122kW=64.5%，改造前后的实际测试验证了照度的提升和节能的效果。
4 结束语
通过本次节能改造项目，可以获得以下结论：
（1）本次项目改造完成后，地面照度是原来的两倍以上，显色指数大幅提高，取得了良好的视觉效果。
（2）LED路灯的节能可以同时从单灯能耗低和容易实现两次光学设计，减少灯具数量来获得。
（3）LED路灯的寿命大幅度提升，后续维护成本大幅度降低，符合我国实现可持续发展的根本要求。
（4）本项目实施后，每年可节约用电473万度，合同期8年共可降低电能消耗3784万度，减少二氧化碳排放37736吨，节约标准煤15136吨。
（5）LED照明灯具替代传统的高压钠灯，经历了怀疑，尝试，小批量使用的过程，现在已进入了蓬勃发展的阶段。基于LED照明的成功经验，在理论上和实践上为后续智能照明，物联网照明，智慧城市的发展奠定了基础。
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